مقالة منهجية

رسم الخرائط الزمانية المكانية في القدرة على الحركة في

DOI:

10.3791/53263

⸱

يناير 27, 2016

 ,  , 
1Department of Physiology and Biophysics, Virginia Commonwealth University, 2Department of Biology, Loyola University Maryland

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تتيح تقنيات تسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية (STmap) المتوفرة مؤخرا تصور وتحديد أنماط الانتشار والخلط لحركة الأمعاء. الهدف من هذا البروتوكول هو شرح توليد وتحليل STmaps باستخدام نظام مراقبة حركة الجهاز الهضمي (GIMM).

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد استخدمت مناهج متعددة لتسجيل وتقييم حركية الجهاز الهضمي بما في ذلك: تسجيل التغييرات في توتر العضلات، والضغط داخل اللمعة، وغشاء المحتملة. كل من هذه الطرق تعتمد على قياس النشاط في واحد أو عدة مواقع على طول القناة الهضمية في وقت واحد والتي يتم تفسيرها على أنها توفر شعورا من أنماط الحركة الشاملة. في الآونة الأخيرة، جعلت من التنمية من تسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية (stmap نوع) التقنيات من الممكن لمراقبة وتحليل الأنماط المعقدة في الجسم الحي السابقين قطاعات كاملة من القولون والأمعاء. مرة واحدة سجلت ورقمية، يمكن تحويل سجلات الفيديو إلى STmaps التي يتم تحويلها قطر اللمعية إلى تدرج الرمادي أو اللون [دعا الخرائط قطر (Dmaps)]. يمكن STmaps توفير بيانات عن اتجاه الحركة (أي ثابتة، تحوي، مضاد التمعج)، والسرعة، والمدة، والتردد وقوة مقلص أنماط حركية. مزايا هذا النهج ما يلي: تحليل سياسيالصورة للتفاعل أو التطوير المتزامن من أنماط حركية مختلفة في مناطق مختلفة من نفس الجزء، تصور نمط الحركة يتغير مع مرور الوقت، وتحليل مدى النشاط في النشاط التأثيرات منطقة واحدة في منطقة أخرى. يمكن أن يكون ردها تسجيلات الفيديو مع فترات زمنية مختلفة والمعلمات التحليل بحيث STmaps منفصلة وأنماط حركية يمكن تحليلها في مزيد من التفاصيل. هذا البروتوكول تفاصيل تحديدا آثار انتفاخ السوائل وداخل اللمعة المحفزات داخل اللمعة التي تؤثر على الجيل الحركة. استخدام منبهات مستقبلات اللمعية والخصوم يوفر المعلومات الآلية على كيفية معينة أنماط وبدأت وكيف يمكن تحويل نمط واحد في نمط آخر. هي تقنية محدودة القدرة على قياس الحركة أن يسبب تغيرات في قطر اللمعية، دون تقديم بيانات عن تغيرات الضغط داخل اللمعة أو توتر العضلات، وجيل من التحف استنادا إلى الإعداد التجريبية فقط؛ على الرغم من تحليل سياسييمكن أن أساليب الصورة تمثل هذه القضايا. بالمقارنة مع التقنيات السابقة وتسجيل الفيديو ويوفر نهج stmap نوع فهم أكثر شمولا من حركية الجهاز الهضمي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد تم تطوير العديد من الطرق لتسجيل وتحليل حركية الأمعاء على مدى 150 سنة الماضية 1. وتراوحت هذه من الأولي في الجسم الحي ملاحظات وأوصاف ويليام بومونت والتر المدفع إلى أساليب أكثر حداثة من قياس وتفسير تسجيل متعددة المواقع من توتر العضلات، والضغط داخل اللمعة، و / أو غشاء المحتملة (أي إمكانات صلي) 2 - 6. توفر هذه النهج الأخيرة لقطة من أنماط الحركة الشاملة، لكنها محدودة من قبل عدد من المواقع لتسجيل وصحة الاستيفاء من البيانات إلى المناطق الواقعة بين المواقع تسجيل.

جعلت التطورات الأخيرة في تسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية (stmap نوع) التقنيات من الممكن لمراقبة وتحليل أنماط الحركة المعقدة في الجسم الحي السابقين قطاعات كاملة من القولون والأمعاء. النهج الأولية، وصفت لأول مرة لINTESشرائح tinal في أواخر 1990s 7،8، تعتمد على البرمجيات المصممة محقق لتحليل تسجيل الفيديو. عدة مجموعات خلقت الآن أو تعديل البرامج لهذا الغرض 2،8 - 12. بينما العديد من المجموعات ولدت عبواتها البرمجيات الخاصة أو الإضافات، وأنهم جميعا تحليل أقطار شريحة الأنسجة وتحويل تلك أقطار مختلفة لتمثيل الرمادي. دعا تسجيل وتحليل النظام المتوفرة تجاريا نظام رصد المعويه على الحركة (GIMM) يقدم نهجا تسليم المفتاح الذي يسمح لتحليل كل من الحركة الدافعة عبر البراز تقرير بيليه السرعة في خنزير غينيا القولون البعيدة 13 وكذلك تحليل أنماط الحركة الدافعة والاختلاط مع حافز السوائل في قطاعات الأمعاء سليمة 4،5،14 - 19. هذا النهج الأخير يعتمد على توليد وتحليل STmaps ويوصف في هذه الورقة. والهدف من هذه الطريقة هو زيادة رانه القدرة على نوعيا وكميا تحليل مختلف أنماط الحركة الموجودة في الأمعاء. بينما مجموعات أخرى استخدمت stmap نوع لتحليل حركية من خلال برامج خاصة بهم، وهذا هو أول وصف لكيفية استخدام GIMM لتحليل أنماط حركية من قبل جيل من STmaps. في هذه الورقة، ونحن نقدم خطوة بخطوة تعليمات مفصلة حول: إعداد أنسجة الأمعاء لتسجيل الفيديو، الإعداد السليم من المعلمات تسجيل الفيديو لتعظيم القدرة على اكتشاف التغيرات في قطر الأنسجة، وإنشاء STmaps، وكذلك تفسير وتحليل STmaps باستخدام نظام GIMM والبرمجيات يماغيج.

الطريقة الموضحة هنا غير محددة لتحليل نضح اللمعية من السوائل أو المواد الصلبة شبه المحتوية على المركبات التي تؤثر على أنماط حركية الأمعاء. ووصف طريقة لتحليل البراز بيليه الدفع في ورقة كتبها ماوي وزملاؤه 13. طريقة عامة الموصوفة هنا يمكن أن يكونينطبق على غيرها من الأجهزة العضلات أنبوبي أملس مثل: الأمعاء الدقيقة والأوعية الدموية ومجرى البول والحالب، الخ رغم أن هذا الأسلوب من تلقاء نفسه لا يوفر بيانات عن تغيرات في ضغط أو توتر العضلات، ويمكن أن يقترن ذلك مع استخدام الضغط محولات، محولات القوة أو القياسات الكهربية لتوفير أظهرت صورة أكثر اكتمالا من أنماط الحركة وبعض الجماعات الأخرى 2،15،20،21.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وافقت لجنة جامعة فرجينيا كومنولث المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام (IACUC) جميع الحيوانات والإجراءات القتل الرحيم المستخدمة في هذا البروتوكول.

1. إعداد حلول

  1. إعداد 4 L من العازلة كريبس (التي تتألف من [في ملي]: 118 كلوريد الصوديوم، 4.75 بوكل، 1.19 KH 2 PO 4، 1.2 MgSO 4، 2.54 CaCl 2، 25 NaHCO 3، 11 الجلوكوز). تزن خارج الكميات المناسبة من كل مادة كيميائية الصلبة، وضعت في حجم مناسب من الماء منزوع الأيونات وتخلط باستخدام الدوامة حتى الحل واضح.
  2. ثم، تهوية الحل مع carboxygen (95٪ O 2، 5٪ CO 2) لمدة 30 دقيقة في حين التدفئة إلى 37 درجة مئوية.
  3. تحديد الرقم الهيدروجيني للمحلول بينما عند 37 درجة مئوية (نفس درجة حرارة في الحمام الجهاز) والتكيف مع درجة الحموضة 7.4 إذا لزم الأمر باستخدام حمض الهيدروكلوريك. إبقاء المنطقة العازلة كريبس carboxygenated بشكل مستمر وعلى 37 ° C في جميع أنحاء طول التجربة.
  4. ضعتدفق وتدفق أنابيب من مضخات تحوي في خزان العازلة وبدوره على مضخات تحوي أن يبدأ نضح المخزن المؤقت في جميع أنحاء منظومة حمام الأنابيب والأعضاء.
    ملاحظة: المخزن المؤقت قد البداية سيتم ضخها مرة أخرى في الحاوية الأصلية حتى إضافة أي نسيج في الحمامات الجهاز أو المواد الكيميائية في المخزن المؤقت الارواء. وهذا يقلل من المبلغ الإجمالي للعازلة اللازمة لإجراء التجارب. ثم ينبغي أن توضع المنتهية ولايته خطوط نضح عازلة داخل حاوية فارغة بحيث مخازن داخل والصادرة لا يختلطان.
  5. معايرة درجة حرارة نظام التدفئة على شكل دائري حمام بحيث عازلة داخل الحمامات الجهاز يصبح ويظل 37.0 ± 0.5 ° C لمدة التجربة. تأكيد، وتعديل إذا لزم الأمر، ودرجة الحموضة من المنطقة العازلة كريبس واحد على الأقل لمزيد من الوقت قبل وضع شرائح الأنسجة في الحمام في الخطوة 2.8.

2. إعداد الأنسجة

  1. الموت ببطءخنزير غينيا عن طريق استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون استنشاق / الاختناق في غرفة مغلقة أو طريقة القتل الرحيم أخرى وافقت عليها لجنة رعاية الحيوان واستخدام المحلية.
  2. بعد التأكد من القتل الرحيم للحيوان، وقطع فتح جدار البطن طوليا مع مقص تشريح وتحديد الأمعاء. قطع مساريق تعلق على الأمعاء الدقيقة للمساعدة في فضح الأعور.
    ملاحظة: لتأكيد القتل الرحيم تنفيذ إجراء الثانوي مثل بضع الصدر الثنائي التي وافقت عليها لجنة رعاية الحيوان واستخدامها.
  3. تحديد نهاية البعيدة للالأعور والمسح الشامل القولون الداني القاصي فقط لارتباطه الأعور. ثم اتجهنا القولون الداني مرة أخرى ~ 8 سم البعيدة إلى transection الأول.
  4. وضع أنسجة القولون في درجة حرارة وcarboxygenated حل كريبس (هو موضح في القسم 1) لمزيد من تشريح. دبوس القولون في حمام تشريح واستخدام مجموعة أصغر من المقص لإزالة أكبر قدر من مساريق والدهون قدر الإمكان.
  5. في حعتيد علبة تشريح، وإزالة كافة المحتويات داخل اللمعة التي نضح بلطف من العازلة كريبس من خلال التجويف باستخدام حقنة بالإضافة إلى نهاية القسطرة حادة (للمساعدة في منع ثقب في الأنسجة). تجنب الإفراط انتفاخ للجزء أثناء هذه العملية الارواء.
  6. الحصول على اثنين من الزجاج القسطرة أنبوب مصقول النار (3 مم) ووضع قطعة قصيرة من أنابيب البولي ايثيلين (~ قطرها 3 مم طويل و~ 3 مم) حول جزء من أنبوب زجاجي دخول التجويف الأنسجة.
    ملاحظة: هذا سوف يسمح للخياطة لتوضع حول أنبوب النسيج والزجاج لتبقى آمنة وليس زلة كما يتم وضع الإعداد في الحمام الجهاز وخلال التغيرات في طول الأنسجة.
  7. إدراج القسطرة واحدة في نهاية الشفوية للإعداد الأنسجة وربط الخيط حول قطعة صغيرة من أنابيب المحيطة القسطرة باستخدام عقدة الجراح. محاولة بلطف لسحب القسطرة مرة أخرى إلى ضمان عقدة غير مريح. ثم، تنفيذ نفس الإجراء على الآخرين ر القسطرة الدخولانه مجافي الفم نهاية الأنسجة.
  8. مرة واحدة يتم تأمينها القسطرة، حرك إعداد كامل (الأنسجة بالإضافة إلى القسطرة) من علبة تشريح في واحدة من حمامات الجهاز. إعداد مكان في الحمام مع نهاية الشفوية التي تواجه بعيدا عن المستخدم.
  9. جبل التالي / تأمين القسطرة أنبوب زجاجي إلى الحمام الجهاز من قبل واحد من اثنين اقترح الأساليب.
    ملاحظة: تأمين أنابيب زجاجية تمنع قطاع النسيج من تغيير طول خلال التجربة أو القادمة فوق مستوى سطح العازلة كريبس في الحمام.
    1. الخيار A: تأمين الجزء العلوي من أنبوب زجاجي إلى الجزء العلوي من جانب حمام الجهاز البلاستيك من خلال استخدام الطين تلف أو مقطع من البلاستيك.
    2. الخيار B: تأمين أنابيب زجاجية إلى أعمدة معدنية التي تحمل الكاميرات فوق إعداد حمام الجهاز عن طريق استخدام لقطات من البلاستيك.
  10. مرة واحدة يتم تأمينها القسطرة إلى الحمام، ونعلق على بعد 5 سم قطعة من الأنابيب إلى نهاية مفتوحة من كل القسطرة. لقطة عن طريق الفمheter، ونعلق هذه الأنابيب إلى حقنة 10 مل، والتي سيتم استخدامها لحقن عازلة في تجويف الجزء القولون الداني. لالقسطرة مجافي الفم، وهذه قطعة من الأنابيب تسمح تدفق اللمعية إلى أن توجه إلى حاويات خاصة لجمع (دورق 50 مل، الخزان، وما إلى ذلك).
  11. باستخدام حقنة تعلق على نهاية طريق الفم، ارتفعت درجة حرارة تدفق ببطء العازلة كريبس من خلال التجويف الأنسجة للتأكد من أن السائل يمكن أن تتدفق من خلال الأنسجة. وأكد تدفق السائل قبل أن تخرج القسطرة مجافي الفم. معايرة نظام تسجيل الفيديو (قسم البروتوكول 3)، في حين equilibrates الأنسجة لمدة 30 دقيقة.

3. معايرة نظام الفيديو تسجيل

  1. معايرة التنسيب ارتفاع الكاميرا وإعدادات الفيديو لالسطوع والتباين، والمسافة الأفقية باستخدام البرنامج.
    ملاحظة: أفضل إعدادات الاجهزة نضح داخل اللمعة مختلفة من الإعدادات المستخدمة لتحديد سرعة بيليه الدفع 13.
  2. المبادرة القطريةالمسيخ على علامة التبويب تجربة للكاميرا أن تكون معايرة. ثم في القائمة "ملف" انقر فوق "معايرة".
  3. مرة واحدة يظهر الفيديو في نافذة 'معايرة محطة العمل، ضبط الكاميرا على ارتفاع حيث تتضمن صورة نهايات القسطرة إدراجها في التجويف القولون.
  4. ثم، معايرة المسافة الأفقية عرضها في الصورة باستخدام لاصق شفاف حاكم تعلق على كل حمام.
    ملاحظة: هذه المعايرة أمر حاسم لحسابات البرنامج في وقت لاحق من قطر اللمعية وسرعة موجات مقلص.
  5. في نفس الإطار "محطة معايرة"، تعيين المبادئ التوجيهية العمودية الحمراء بحيث تكون 10 مم وبصرف النظر فقا للحاكم في صورة الكاميرا. ثم اكتب مسافة مناسبة (10 ملم) في إطار "المؤشرات بعد 'وانقر على زر' CAL.
  6. بعد ذلك، ضبط الربح، والسطوع، ومصراع المتزلجون ضمن إطار "معايرة محطة 'تعديل صورة الكاميرا بحيثيظهر مقطع الأنسجة مثل صورة ظلية داكنة على خلفية الخفيفة.
    ويبين الشكل 4 الأمثلة الجيدة والسيئة من هذا الإجراء المعايرة: ملاحظة.
  7. لضبط صحيح الصورة، وأيضا ضبط التركيز وفتحة المقابض على الكاميرا نفسها.
  8. معايرة اكتمال الآن. انقر فوق "حفظ"، ثم انقر فوق "موافق" في النافذة المنبثقة، وأخيرا انقر على زر "EXIT".

4. إجراءات عامة التجريبية

  1. بعد إجراءات المعايرة كاميرا و 30 دقيقة من موازنة الأنسجة كاملة، اسم المحاكمات في كل بروتوكول تجريبي. لا يمكن أن تعتمد أسماء محاكمة على اسم وتركيز مركب وحجم السائل يجري perfused intraluminally في قطاع النسيج خلال هذا الجزء من التجربة.
  2. ثم، انسداد أنبوب جاحظ من القسطرة مجافي الفم من خلال استخدام المشبك الأنابيب.
    ملاحظة: هذا يمنع اللمعية السائل من الخروج من نهاية مجافي الفم أثناء فوالتجريب rther، والسماح للاستخدام كميات محددة في التجويف لإثارة مستويات مختلفة من انتفاخ (الشكل 1).
  3. ضخ ما يقرب من 0.7 مل من العازلة كريبس في لمعة القولون الداني لتوفير انتفاخ كافية لبدء تقلصات الدافعة في خنزير غينيا إعداد خارج الحي.
    ملاحظة: هذا الصوت قد تختلف قليلا (0،1-0،2 مل) اعتمادا على الطول الإجمالي للقطاع سليمة وكمية من التمدد تطبيقها على القطاع في الحمام الجهاز.
  4. بمجرد منتفخة وجزء من خلال السوائل اللمعية، تشغيل الكاميرا ثم تسجيل الحركة لفترة محددة مسبقا من الوقت (على سبيل المثال، 10 دقيقة).
    1. على وجه التحديد، انقر نقرا مزدوجا فوق المحاكمة المسمى بشكل مناسب لفتح شاشة عرض الكاميرا التجريبية ومن ثم انقر فوق مفتاح التبديل إلى موقف "ON" لعرض حقل الكاميرا. ثم انقر على زر التسجيل للبدء تسجيل (سوف زر التسجيل الأحمر في حين تبقى الكاميرا تسجيل) لالثانية انقر على زر التسجيل مرة أخرى لإيقاف التسجيل.
  5. في نهاية هذه الرقابة الأولية انتفاخ محاكمة، وتخفيف / إزالة المشبك الاغلاق القسطرة مجافي الفم للسماح للقطاع النسيج لدفع السائل التمددي من التجويف.
  6. بعد فترة إعادة موازنة 10 دقيقة، كرر هذا الإجراء مع أي من مجموعة متنوعة من المواد الغذائية، وكلاء النشطة بيولوجيا، والمخدرات، أو منبهات / الخصوم في السائل اللمعية لتعديل الحركة الدافعة للجزء (على سبيل المثال، والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة أو decanoic حامض) 10،18.
    1. للمساعدة في قياس عندما يدخل السائل التجريبي الجديد جزء القولون، وترك فقاعة الهواء بالقرب من ميناء الحقنة بحيث على نضح من الحل الجديد في القولون التجويف التقدم فقاعة سوف تسمح للمستخدم لمعرفة متى السائل تجريبي وصلت لمعة.
    2. تواصل نضح داخل اللمعة مع القسطرة مجافي الفم مفتوحة حتى يتم دفع الفقاعة تماما من خلالنظام نضح اللمعية (قد تتطلب 2-3 مل من سائل الإرواء). ثم، والسماح للقطاع النسيج لطرد السوائل من خلال القسطرة مجافي الفم مفتوح لمدة تصل إلى 5 دقائق.
      ملاحظة: بعد هذا الإجراء، سيحتوي التجويف حجم ضئيلة من السائل، مما يسمح للنضح من يعرف حجم السائل في التجويف.
  7. إعادة تسد مجافي الفم اللمعية أنبوب القسطرة باستخدام المشبك أنابيب (كما في الخطوة 4.3) حقن نفس الحجم من التمددي السائل كما في حالة السيطرة من خلال الحقنة. تسجيل أنماط الحركة خلال الفترة التجريبية لتحليلها لاحقا والمقارنة لسيطرة كريبس حالة (كما في الخطوة 4.5).
  8. كرر أقسام 4،4-4،7 البروتوكول مع مركبات اللمعية مختلفة أو تركيزات مختلفة من نفس المجمع اللمعية.

5. بناء خرائط الزمانية المكانية (STmaps)

  1. بعد الانتهاء من تسجيل التجربة، انقر نقرا مزدوجا فوق اسم محاكمة محددة لفتح الرياح تحليلآه لتشييد stmap نوع.
  2. داخل المنطقة تشغيل الفيديو، وضبط التباين والسطوع المتزلجون في إطار تحليل لجعل الصورة مناسبة للتحليل (خيال الأنسجة سوداء على خلفية الخفيفة؛ الشكل 4).
    ملاحظة: إذا لم يتم تنفيذ معايرة الكاميرا بشكل مناسب قبل البدء في تجربة لا يمكن إلا أن الصورة يمكن تعديلها إلى حد أقل في هذه المرحلة.
  3. بمجرد يتناقض الصورة بشكل صحيح، تعيين المبادئ التوجيهية الحمراء الأفقية والعمودية ضمن إطار صورة الفيديو لعزل المنطقة الأنسجة لتحليل وازالة المناطق التي تحتوي على القطع الأثرية. أيضا، اختيار الجزء الوقت المناسب من التسجيل عن طريق تحديد بداية ونقطة توقف الوقت لتحليلها.
    1. على وجه التحديد، حدد بداية ونقطة المنتهية في الفيديو باستخدام 'A' الأخضر والأصفر أزرار 'B' ضمن برامج التحليل. تعيين شريط تمرير الوقت لبداية مقطع الفيديو لتحليل ون انقر على 'A' الزر. ثم، تعيين التمرير إلى نهاية الجزء لتحليل وانقر فوق الزر الأصفر 'B'.
  4. بعد ذلك، انقر على 'تحليل السيارات' التبويب لفتح نافذة stmap نوع وانقر على زر 'ساعة توقيت. بعد النقر على ساعة توقيت، وانقر فوق التالي المؤشر مرمى في صورة ظلية سوداء من الأنسجة داخل الفيلم المسجل لبدء توليد stmap نوع.
  5. بعد النقر على مرمى في صورة ظلية الأنسجة، والبرنامج يولد ويعرض stmap نوع لتلك المنطقة من الفيديو.
    ملاحظة: قد يستغرق ذلك بضع دقائق اعتمادا على طول الفيديو المختارة للتحليل.
  6. انقر على "زووم" لعرض صورة مكبرة من stmap نوع وضوابط لضبط الصورة.
    1. انقر فوق الخيار "لون" في الإطار الذي تم إنشاؤه حديثا لعرض stmap نوع كلون بدلا من الرمادي. أيضا، انقر فوق الخيار "تمكين" لتكون قادرة على وضع المؤشر على بكسل محددة داخل الخريطة والخامسiew على تتبع التغيير في قطر اللمعية لتلك المنطقة الأنسجة محددة. انقر فوق "إنهاء" عند الانتهاء.
  7. تصدير stmap نوع لاستخدامها في أوراق أو العروض أو لمزيد من التحليل في يماغيج عن طريق اختيار القائمة "ملف"، ثم عن طريق تحديد "تصدير البيانات" ثم "ملف ميتا". قم بتسمية stmap نوع، والتي سيتم حفظها كملف .emf وانقر على زر "حفظ".
  8. بالتناوب، حفظ الصور من stmap نوع من خلال التقاط لقطة. وهذا أمر ضروري لحفظ نسخ شبه لون stmap نوع.

6. تحليل مقلص سرعة الموجة في STmaps

  1. لتحليل سرعة انتشار مقلص أو مدة الانكماش، أولا تحويل ملف stmap نوع .emf إلى .tiff، gif أو jpg أو أو الأشكال. BMP تكون مقبولة ليماغيج من خلال برنامج تحويل ملف من الاختيار.
    ملاحظة: يماغيج لا يفتح إخراج شكل .emf من STmaps من البرنامج.
    1. البديلةاعل، واستخدام التقاط لقطة شاشة البرنامج لالتقاط صورة لstmap نوع على الشاشة وحفظه في تنسيق الملف المناسب.
  2. ثم فتح بتنسيق إعادة stmap نوع في يماغيج ثم فتح البرنامج المساعد GIMMProcessor عن طريق فتح "" القائمة واختيار 'الإضافات GIMMProcessor ". هذا سيفتح على حد سواء' ويندوز GIMMProcessor" و "القياسات جدول '.
  3. انقر على 'أداة التحديد المستطيلة "ضمن إطار يماغيج ومن ثم استخدامه لتحديد طريق النقر والسحب على المنطقة بأكملها من scalebar في الزاوية اليمنى العليا من stmap نوع. بعد تحديد تلك المنطقة، انقر فوق الزر 'مجموعة معايرة "في البرنامج المساعد. وأخيرا، إدراج مسافة مناسبة (مم) والزمن (ثانية) في المربع المعايرة وفقا للقيم على scalebar وانقر فوق "تم".
  4. بعد ذلك، انقر فوق الأداة رسم خط في إطار يماغيج. رسم خط على stmap نوع من خلال مركز انكماش التكاثر على زاوية عشرالبريد منحدر طريق النقر والسحب على الصورة stmap نوع. بالتناوب، رسم خط عمودي من خلال عصابة من غير الاكثار انكماش لتحديد مدة الانكماش.
  5. بعد رسم الخط بشكل مناسب (يمكن استخلاصها سطر واحد فقط في كل مرة)، انقر فوق الزر "أخذ القياس" في البرنامج المساعد لتوليد التدريجي قراءة المسافة الأفقية، المسافة العمودية، والمنحدر من الخط؛ والتي تتوافق مع الطول (مم)، والوقت (ثانية)، والسرعة (مم / ثانية) على التوالي. يتم عرض هذه البيانات في إطار "القياسات جدول '.
  6. كرر رسم خط وتحليل الخطوات عدة مرات داخل stmap نوع معين، وحفظ البيانات كملف .gmd. انقر فوق الزر "حفظ" في البرنامج المساعد واسم الملف. ثم انقر فوق "حفظ" مرة أخرى لإكمال العملية. يمكن فيما بعد مقارنة هذه البيانات مع البيانات محاكمة أخرى أو استخدامها لإعادة رسم خطوط على stmap نوع.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فهم خرائط الزمانية المكانية (STmaps) كما خرائط القطر (Dmaps)

في حين أن الخرائط التي تم إنشاؤها بواسطة هذه التقنية هي الزمانية المكانية، وتغير في قطر اللمعية من النسيج هو المعلمة تصور تحديدا في كل من المسافة والزمن. وstmap نوع يصور المسافة الأفقية على طول الجزء الأنسجة على محور س (مم) والوقت على المحور الصادي (في ثانية) مع وقت البدء في الوقت العلوي وتنتهي في القاع. في الزاوية اليمنى العليا هو أسطورة، والذي يعرض أقطار اللمعية الحد الأدنى والحد الأقصى فضلا عن توسيع نطاق لكل من X و Y محاور (الأرقام 1-4). وهكذا، وظلال بكسل مختلفة داخل صورة رمادية تتوافق مع أقطار اللمعية مختلفة. قتامة بكسل تتوافق مع أقطار أوسع وأخف وزنا بكسل تتوافق مع أقطار أصغر. وهكذا، فإن موجات مقلص للعضلات دائرية تظهر كما مناطق أخف البيكسيلاشن بسبب الانخفاض في قطر اللمعية ( الشكل 1 السهام السوداء). في المقابل، فإن انتفاخ اللمعية بسبب استرخاء العضلات الدائرية أو بلعة كبيرة من السوائل يسبب زيادة في قطر اللمعية وأكثر قتامة بكسل في stmap نوع / DMAP (الشكل 1C السهام البيضاء). مناقشة مزيد من تشكيل ومعنى STmaps يمكن العثور عليها في ورقة قبل مجموعة امرز 11.

اللمعية الإنتفاخ الناجم عن المكاثرة تعهدات

في الشكل 1، ومنتفخة خنزير غينيا القولون الداني مع 0.5، 1.0، 1.5، و 2.0 مل من العازلة كريبس لمدة 5 دقائق في كل وحدة تخزين. وقد أثارت تقلصات نشر من قبل كافة وحدات التخزين ≥1.0 مل وتظهر أشرطة بيضاء رقيقة كما في stmap نوع (الشكل 1). انتفاخ في تجويف الأمعاء يسبب بدء تقلصات نشر. كما هو مبين في الشكل 1، وقطر من الزيادات التجويف مع كبر حجم داخل اللمعة وحدات البكسل في stmap نوعفي المقابل الى ان قطر أصبحت أكثر قتامة خلق خلفية قتامة الشاملة. على مستوى ما من انتفاخ يتم تنشيط منعكس تحوي (1.0 مل؛ الشكل 1)، الذي يبدأ الموجات الدافعة من الانكماش في نهاية الشفوية التي تقلل من قطر التجويف والمضي قدما نحو نهاية الشرج الجزء (كما هو موضح في شرائط بيضاء في أرقام 1 و 4). وغالبا ما سبقت الأبيض الانكماش الفرقة التي تمثل من قبل عصابة الظلام، الذي يمثل الاسترخاء مجافي الفم قبل موجة تحوي (الشكل 1C السهام البيضاء). هذه بكسل البيضاء والسوداء تتوافق مع انكماش تصاعدي وتنازلي مكونات تخفيف رد الفعل تحوي على التوالي 22،23. في stmap نوع في الشكل 1 لوحة A، هناك 0 الموجات الدافعة في 0.0 مل، 0 الموجات الدافعة في 0.5 مل انتفاخ، 3 موجات الدافعة في 1.0 مل انتفاخ، 6 موجات الدافعة في 1.5 مل انتفاخ، و 5 موجات الدافعة لتي 2.0 مل انتفاخ.

ثابت / تعهدات خلط الناجم عن المغذيات

موجات من نشر الانكماش ليست هي نمط الحركة الوحيدة التي يمكن أن تصور كتبها STmaps. ويمكن أيضا أن ينظر إلى أنماط الاختلاط في القدرة على الحركة مثل تجزئة في STmaps والمقابلة صورة (الشكل 2A). هذا النمط يختلف عن نشر الانقباضات. خلال خلط أنماط كثيرة تحدث، تقلصات الثابتة صغيرة في مناطق مختلفة في نفس الوقت (كما تصور العديد من المربعات البيضاء الصغيرة في نفس خط أفقي، ولكن ليس لمس بعضها البعض). في حين أن كل تقلص القطعي هو ثابت ولا تتحرك في طريق الفم إلى الطريقة الشرج كما هو موضح لتقلصات نشر، وقدرة STmaps لتوضيح أنماط مقلص معقدة على مدى فترات زمنية طويلة تسمح التصور من التقدم البطيء للتقلصات شرجيا على مر الزمن (الشكل 2A السهم الأسود). مدةويمكن أيضا أن تحدد كل انقباض الفردية عن طريق رسم خط عمودي من خلال مربع انكماش الأبيض باستخدام يماغيج والمساعد المرتبطة بها (الشكل 2A). في هذا stmap نوع خاص المتولدة من نضح داخل القولون من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، ومتوسط ​​مدة ثابتة الانكماش هو ~ 2 ثانية (المدى: 1،9-2،1 ثانية). في حين مساريق المتبقية على قطعة النسيج يمكن أن يسبب القطع الأثرية في التحليل، والتحف خط عمودي الناتجة عن مساريق (أرقام 1B، 2B) يمكن استخدامها لتحديد حركات العضلات الطولية. في أرقام 1B 2B ويرجع ذلك إلى تقلص واسترخاء العضلات الطولية الحركة الأفقية للخط عمودي أسود. هذه الحركة الجانبية من العضلات الطولية يمكن تصور على STmaps حركات أفقية من العصابات العمودية الناتجة عن القطع الأثرية مساريق (أرقام 1B، 2B).

يماغيج وPlugiن تحليل STmaps

كل من سرعة موجة التكاثر (الشكل 3)، وكذلك مدة من الانكماش (الشكل 2) يمكن تحديدها باستخدام يماغيج والمساعد GIMMProcessor. في الشكل (3)، وكانت سرعة انتشار كلا منتصب المشية ورجعية موجات ~ 0.25 ملم / ثانية (المدى: 0،21-0،35 ملم / ثانية). كما يمكن أن يرى في صورة الفيديو أعلاه الخريطة ST، تم تعيين خطوط تحليل (خطوط حمراء تشكيل مربع على صورة الفيديو) على وجه التحديد حول حافة واحدة من قطاع النسيج بدلا من جميع أنحاء القطاع بأكمله. هذا هو استخدام مهم من المبادئ التوجيهية في البرنامج. الإعداد الدقيق لهذه المبادئ التوجيهية أمر حاسم لتحليل سليم من الفيديو ومزيد من التحليل في قسم المناقشة. وهذا يسمح للجيل من stmap نوع أن يتصور انقباضات متتالية عضلي 24. هذه التقلصات هي عضلي في الأصل ولا تتغير قطر اللمعية إلى حد كبير. أيضا، دير مختلفةections من الانتشار (منتصب المشية أو إلى الوراء)، التي هي مشتركة لتموجات، ويمكن تحليلها باستخدام هذه التقنية (الشكل 3). كما هو مبين في الشكل (2) ومدة الانكماش يمكن أن تختلف في مناطق مختلفة من قطاع النسيج.

التحليل السليم للSTmaps

واحدة مشكلة محتملة مع إنشاء STmaps هو الجيل قطعة أثرية ممكن نظرا لمنهجية تجريبية. على سبيل المثال، سوف مساريق تركت على السطح الخارجي للنسيج زيادة قطر القراءة لهذا الجزء من النسيج إنشاء خط أسود عمودي على stmap نوع (الشكلان 1، 2B). وجود مساريق أيضا يوسع بشكل مصطنع الخريطة تدرج الرمادي عن طريق زيادة أوسع مقياس اللمعية، مما يؤدي الى تصد القياسات النقيض من الجدول. لهذا السبب فمن الأفضل لإزالة مساريق تماما بقدر الإمكان من قطاع بدون ثقب الأنسجة. ل غيرها من القطع الأثرية stmap نوع ممكن هو خط عمودي الأبيض بسبب فقاعات داخل السائل اللمعية التي لا يمكن يتناقض إلى الأسود (الشكل 4B). هذه الفقاعات قد جعل قطر اللمعية تظهر أصغر لبرامج التحليل أو تراكب أبيض / مناطق الضوء على أنماط الحركة في stmap نوع. لذلك، والإعداد للجزء الأنسجة والمتناقضة السليم لتسجيل الفيديو قبل التحليل حاسمة للغاية لنجاح في بناء STmaps (الشكل 4). وترد الاجهزة السليمة وغير السليمة المتناقضة في الشكل (4). ومن المهم أن نلاحظ أن تعديل الفيديو في كل من مرحلة ما قبل التجربة الكاميرا المعايرة وبعد تجربة النافذة تحليل حاسمة لجيل stmap نوع السليم والتحليل. صورة غير لائقة المعايرة يمكن أن يؤدي إلى STmaps مع بيانات غير صالحة للاستعمال (الشكل 4A).

700 "/>
الشكل 1. موجات المكاثرة في كولون القريبة. (A) منحنى انتفاخ الاستجابة (ينجز في خنزير غينيا القولون الداني) كانت تستخدم لتحديد حجم السائل داخل اللمعة المناسب لبدء نشر موجات في هذا القطاع (نطاقات أفقية بيضاء). وتوضح الأسهم السوداء أمثلة على موجات الاكثار كامل طول. وتوضح السهام البيضاء القطع الأثرية خط الناجمة عن إزالة مساريق غير مكتملة. (B) وجهة نظر أقرب لنشر الانقباضات التي كتبها جيل stmap نوع تحقيقه من تجربة مماثلة لوحة A، ولكن شريط فيديو لمدة أقصر. فمن السهل أن نلاحظ أن تقلصات التقدم في الفم إلى الشرج الاتجاه والتعرف على الاسترخاء مجافي الفم السابقة ممثلة في منطقة مظلمة قبل الشريط الأبيض مقارنة لوحة A. يوفر هذه الخريطة أيضا رأي آخر من التحف مساريق. يحدد مربع أحمر توضح هذه اللوحة في المنطقة من هذا stmap نوع الموسعة في لوحة C. (C) وحتى أقرب الرأي سو نفس الفيديو والخريطة كما في لوحة السهام B. الأبيض المسمى "الإنتفاخ السائل" نقطة إلى بكسل المظلمة التي هي نتيجة لانتفاخ اللمعية من قبل السائل مجافي الفم إلى موجة التكاثر. وهذه هي المناطق التي يحدث استرخاء العضلات الدائرية مجافي الفم إلى تقلص العضلات الدائرية. لاحظ أن تقلصات نشر تبدو وكأنها خطوط أفقية تماما في لوحة A بسبب الجدول الزمني الطويل من الخريطة. في لوحات B و C الجداول الزمنية أقصر تدريجيا بحيث موجة مقلص لديها منحدر التي يمكن قياسها والإبلاغ عن سرعة حركة الموجة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-1
الشكل 2. تحديد تقلص المدة التي stmap نوع. (A) خنزير غينيا الداني القولون SHالدودة الحلزونية نمط الحركة خلط / قطعي ردا على نضح داخل اللمعة من سلسلة قصيرة من الأحماض الدهنية (الزبدات). وقد وضعت خطوط حمراء عمودية خلال فترات الانكماش لتحديد مدة تقلص باستخدام صورة J والمساعد GIMMProcessor. السهم الأسود يظهر الاتجاه مجافي الفم من انتشار تقلصات الثابتة. (B) غالبا ما تظهر المكاثره تقلصات في الماوس الدقاق مناطق الانكماش المستمر. الأسهم الرأسية ضعت على هذه الخريطة تبين أن المناطق الأكثر الشفوية ظل التعاقد لمدة أطول. في هذا الإعداد، تم إغلاق نهاية الشرج إعداد لمنع السائل من مغادرة نظام مغلق خلال انكماش الأنسجة. الصورة في الجزء العلوي من لوحة توضح الوقت الذي انكمش في نهاية الشفوية كامل للأنسجة (أبيض على stmap نوع)، في حين منتفخة نهاية الشرج بالكامل عن طريق السوائل (أسود على stmap نوع). و/ الحركة الجانبية الأفقية للأسود الرأسي في منتصف لوحة B stmap نوع تبين حركةطبقة العضلات الطولية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
يمكن الشكل 3. أنماط ثنائي الاتجاه على الحركة. المكاثره موجات تتحرك في كل منتصب المشية (عن طريق الفم إلى الشرج) وإلى الوراء (الشرج إلى الفم) الاتجاهين. وتشير السهام السوداء الصلبة نشر منتصب المشية العادي وتظهر السهام السوداء متقطع نشر الوراء. وتم تحديد سرعة انتشار كلا منتصب المشية وتقلصات إلى الوراء في هذا stmap نوع عن طريق تحليل يماغيج وكانت ~ 0.25 ملم / ثانية. وكانت مجموعة خطوط تحليل الصور (خطوط حمراء تشكيل مربع على صورة الفيديو فوق stmap نوع) على مقربة من حافة واحدة من الأنسجة لتصور تقلصات تموج عضلي والتي هي منخفضة السعة، تقلصات الضحلة في كثير من الأحيان الموجهة في منتصب المشية، صetrograde، أو كلا الاتجاهين. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الرقم 4. أهمية السليم على النقيض من صورة للجيل stmap نوع. (A) ويظهر في الصورة يتناقض بشكل غير صحيح وstmap نوع، في حين أن لوحة B يظهر صورة يتناقض بشكل صحيح وstmap نوع. في (A) على شرائط بيضاء أفقية الناتجة عن صورة يتناقض بشكل صحيح (B) ليست واضحة كما وهناك التحف متعددة (التظليل الأبيض) بسبب الصورة الأولية يجري في الرمادي. في stmap نوع الناتجة عن يتناقض بشكل صحيح صورة (B) التحف التظليل الأبيض من الرمادي تختفي وموجات الاكثار أكثر وضوحا. أيضا، التظليل الأسود يمثل الاسترخاء آهويمكن رؤية هيئة البيئة من موجة مقلص نشر في نهاية الشرج من stmap نوع مع كل موجة من الانكماش. في لوحة B توضح السهام البيضاء قطعة أثرية stmap نوع الناتجة عن منطقة من الصورة التي لا يمكن يتناقض بشكل صحيح. هو يرجع في معظمه إلى فقاعات داخل اللمعة التي تحدث أحيانا في إعداد خلال بروتوكول تجريبي هذا النوع من القطع الأثرية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم الاطلاع حركية الأمعاء ووصف عدد من وجهات النظر على أساس طبيعة المعايير التي يجري تسجيلها. وقد أثبتت تسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية أداة قيمة تسمح تحليل الحركة الشاملة و / أو الدفع على قطاعات طويلة من الأمعاء وكذلك تحليل النشاط في نقاط معينة على طول هذا الجزء. النهج المتبع لتسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية يمكن أن تكون ذات شقين ويعكس في المنطقة دراستها وطبيعة محتويات اللمعية. في قطاعات المعوية حيث محتويات اللمعية هي أكثر مرونة والداني في القولون حيث محتويات أكثر شبه الصلبة، والتي يسببها النشاط داخل اللمعة مقدمة من السوائل عن طريق بلعة أو التسريب. تم تصميم الخرائط الزمانية المكانية المصنوعة من هذه السجلات فيديو لتمثيل حركة شريحة كاملة كما هو موضح أعلاه. في المقابل، في منتصف إلى القولون البعيدة حيث محتويات هي أكثر صلابة، يبدأ النشاط من خلال ادراج بيلي البرازتم تصميم تي (الايبوكسي المغلفة بيليه الطبيعي أو الاصطناعي بيليه) وخرائط الزمانية المكانية لتعكس حركة بيليه من خلال القولون كما هو موضح في المادة JOVE من هوفمان وآخرون. 13. وبالتالي فإن الإعداد للتجربة والتحليل حاسمة وسيعتمد على نوع من التحفيز والمنطقة التي تجري دراستها. ولذلك، فإن الخطوات الحاسمة لتوليد وتحليل الخرائط الزمانية المكانية التي يسببها السائل حركية الأمعاء هي: 1) إزالة السليمة للمساريق من تشريح الأنسجة. 2) معايرة الصورة الصحيحة قبل التسجيل؛ 3) إزالة المناسبة من القطع الأثرية خلال جيل stmap نوع وتحليلها؛ 4) الإعداد السليم للنظام التحليل؛ و5) كسب البراعة اليدوية ليقثطر وخياطة الأجزاء دون تعرضها للتلف.

في حين أن استخدام STmaps من قطر اللمعية تحسنت القدرة على تصور وتحليل أنماط الحركة الكاملة على منطقة الأمعاء، يتم استخدام أفضل تقنية عندما يقترنالقياسات الوظيفية للضغط أو تقلص العضلات 2،15،20. على سبيل المثال، في حين أن بعض تقلصات العضلات قد تتغير قطر اللمعية قليلا وأن تكون مرئية على بعض STmaps (أي تموجات عضلي) أنها قد لا تسبب فعلا أي دفع أو خلط محتويات الأمعاء 25. لا يمكن أن يعرف ذلك دون اقتران هذه التقنية لقياسات الفنية الأخرى. أيضا، طبيعة العديد من الأعمال التحضيرية الأنسجة في هذا النوع من النظام (أي نظام اللمعية مغلقة أو نضح اللمعية مستمر من قبل نظام مضخة) يؤدي إلى القطع الأثرية داخل STmaps. وبالتالي، يجب أن يكون المستخدم على علم كيف إعدادها جهاز معين وتجربة يمكن أن يؤدي إلى القطع الأثرية في البيانات وطرق لتجنب أو استبعاد هذه الأعمال الفنية في مجال تحليل البيانات (على سبيل المثال، خطوط عمودية الناجم عن مساريق أو البيكسيلاشن الظلام بسبب عدم قدرة الأنسجة ل طرد السوائل من النظام في إعداد اللمعية مغلقة). هناك طرق متعددة لنضح اللمعية لفيبراعة الجزء الأمعاء إلى جانب نظام مغلق. أسلوب واحد هو بدلا من استخدام نظام مفتوح أن يحافظ على ثابت داخل اللمعة / الضغط الخلفي من خلال استخدام أنبوب رفع و / أو صمام باتجاه واحد على نهاية الشرج إعداد 8-10،30. وهذا يسمح للسائل للخروج من إعداد أثناء الانقباضات الدافعة.

كما أن النظام هو الإعداد أساسا للكشف عن تغيرات في قطر اللمعية، تلك الانقباضات أو أنماط الحركة التي لا تؤثر بشكل كبير قطرها اللمعية وغالبا ما يصعب تصور هذا البروتوكول. منذ تستند التغييرات في التظليل بكسل داخل stmap نوع على التغيرات في قطر اللمعية، لن تصور أنماط الحركة التي لا تسبب تغيرات كبيرة في قطر بشكل جيد في هذا الأسلوب إذا انقباضات قوية موجودة أيضا داخل نفس تسجيل. كما هو موضح في التصور والتحليل من نوع تموج الانكماش (الشكل 3)، ووضع خطوط التحليل في تسجيل الفيديو أقرب رس الجدار الأنسجة قد يؤدي إلى تفادي هذه المسألة. هذا الأسلوب يقلل من قطر القصوى عرض داخل stmap نوع، لذلك تقلصات أن تغيير الحد الأدنى فقط قطرها الأنسجة يمكن تصور. وثمة خيار آخر لحل هذه المسألة هو تغيير مدة مقطع الفيديو تحليلها، على أن تستبعد الانقباضات التي تؤثر بشكل كبير قطرها اللمعية، بحيث يتم تصور تقلصات أصغر حجما وأكثر سهولة. وهذا يؤدي إلى مشكلة محتملة في القدرة على الحركة أن يغير الحد الأدنى قطر اللمعية أبحث مشابهة لstmap نوع منفصلة حيث تقلصات تغيرت كثيرا قطر اللمعية. هذا هو لأنه يعتمد على تصميم بكسل بيضاء على الخريطة على أصغر قطر في شريط فيديو معين. إذا لم يكن هناك الكثير من التباين في قطر ضمن الفيديو (قليلا أو لا تقلص العضلات الدائرية) الانقباضات الصغيرة جدا التي لا تتغير في قطر استعدادا كبيرا يمكن أن تبدو مشابهة لتقلصات تحوي من فيديو آخر. وبالتالي، فمن المهم النظر في الشكلأسطورة في الزاوية اليمنى العليا من الخريطة. إذا كان الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى من أقطار صغيرة من المهم المقارنة بين stmap نوع على الفيديو انه تم إنشاؤها من لتحديد صلاحية تغيير الظل بكسل ممثلة في stmap نوع. وهكذا، والفحص من شريط نطاق وبالتزامن مع تسجيل الفعلي أمر بالغ الأهمية لتصحيح تفسير الخريطة.

طبقت تسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية للقطاعات الأمعاء والقولون لمجموعة متنوعة من الأنواع بما في ذلك الزرد 26، والماوس 25،27 - 30، الفئران 7،9،30 - 33، خنزير غينيا 5،6،8،13 - 19، 24،30،32،34،35، brushtail تمارض 12،36، أرنب 2،30،37،38، الدجاج 39، 40،41 الخنزير والإنسان 42. تلك الانواع على نطاق واسع هو خنزير غينيا. وهذا ليس مستغربا لأن خنزير غينيا المعوية الجهاز العصبي حكما تميزت معظم تماما وتاريخيا فقد كان الحيوان الأكثر دراسة في المختبر فيما يتعلق الحركة الدافعة للأمعاء 43. تم تعيين الزمانية المكانية تطبق في الغالب إلى شرائح أنبوبي من الأمعاء من الحيوانات الصغيرة. ومع ذلك، دراسات في استخدام أنظمة تعديل الأرنب والخنزير وتظهر تطبيق هذه المنهجية على الحيوانات الكبيرة. في حالة الأرنب، فإن هذا النهج هو متطابقة إلى أن من الحيوانات الصغيرة إلا أن قطاعات كبيرة وحمامات الجهاز استخدمت 30. كان النهج المتبع في الخنزير لاستخدام حلقة exteriorized من الأمعاء من خنزير تخدير بدلا من غمر شريحة تشريح الأنسجة في حمام الجهاز. أيضا، تم إنشاؤها بواسطة STmaps عبر الارتباط بدلا من الطريقة تضوء المستخدمة في معظم الدراسات 40. كما تم تطبيق معزولة، perfused vascularly إعداد حلقة لتسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية لأصغر الأنواع مثل الفئران 33. دراسة حديثة أجرتها Kuizenga وآخرون. يتم تسجيل أول استخدام للSTmaps الفيديو أنماط الحركة في الجسم الحي السابقين شرائح أمعاء الإنسان 42؛ على الرغم من أن النهج STmapping تم تطبيقها في تحليل تضاغطية (الضغط) التسجيلات في البشر في الجسم الحي 3،44. أنماط الحركة المسجلة في الأنسجة البشرية هي مماثلة لتلك التي سجلت بالفعل في النماذج الحيوانية باستخدام تقنيات مشابهة والتحقق من صحة تمديد هذا النهج إلى الأنسجة البشرية. ومن الجدير بالذكر أن STmaps الجمع بين هذه الدراسة مستمدة من تسجيلات الفيديو مع قياس تقلص العضلات التي سجلتها محولات القوة. تم تحويل قياس الضغط داخل اللمعة عن طريق القسطرة تضاغطية الألياف البصرية إدراجها في الجزء فيفو السابقين أيضا إلى stmap نوع، والتي تبين براعة stmap نوع لتصور أكثر من تغيرات في قطر اللمعية. هذا النهج توتر العضلات ربط جنبا إلى جنب، ويسمح للضغط داخل اللمعة وحركة الجدارلإجراء تحليل أكثر تعمقا الوظيفي للSTmaps المتولدة من تسجيل الفيديو.

وقد سمحت دراسات STmaps المتولدة من حركات الجدار والتغييرات في قطر اللمعية (وتسمى أيضا Dmaps) وصفا مفصلا لأنماط حركية مثل موجات تحوي الدافعة وتقلصات قطعي المترجمة. في حين تم تحديد هذه الأنماط من خلال الطرق التجريبية السابقة، فإن النهج الحالي يسمح للتعريف أكثر دقة من حركات مقلص محلية مثل التموجات وتقلصات لمكافحة تحوي رواية 9،24،25،30،31،42. وقد طبقت بناء STmaps وتحليل التغيرات في نمط الحركة على الأسئلة الرئيسية في حركية الجهاز الهضمي من الأمعاء والقولون. وتشمل هذه: التفريق بين التقلصات العصبية وعضلي وتحديد دور الخلايا من خلالي كاجال 6،9،11،12،16،24،26،27،29 - 31،33،37 - 40،42، فهم المجمعالتفاعلات بين طبقات العضلات الدائرية والطولية 2،7،8،11،12،32،39،40، ودراسة آثار المواد المغذية داخل اللمعة 10،18،19، سلالات ميكروبية 34، واللزوجة 12،36 في مختلف أنماط الحركة، وفهم دور مختلف العوامل الهرمونية العصبية الذاتية وكلاء الدوائية خارجي 2،4 - 7،9،10،13 - 17،28،35،40 في توليد وتعديل الحركة. مستقبل هذا الأسلوب الذي ينطوي اقتران ذلك مع القياسات الأخرى بما في ذلك الضغط، والتوتر الكهربية / انقباض. وغالبا ما تدرج الدراسات التي أجريت مؤخرا واحدة أو أكثر من هذه القياسات بالتزامن مع تسجيل الفيديو ورسم الخرائط الزمانية المكانية لتقديم تفاصيل إضافية المتلازم 2،42. وعلاوة على ذلك، يمكن للنظام أن يستخدم لقياس الحركة في الأجهزة الأخرى الأنبوبية وغير الأنبوبية. على سبيل المثال، بذلت محاولات قياس حركية المعدة باستخداممثل هذا النظام ولكن هذه التقنية والبرمجيات تحتاج الصقل لتحديد أفضل الحركة في مثل هذا الجهاز غير أنبوبي 45. ليس هناك شك في أن استخدام تقنيات رسم الخرائط الزمانية المكانية حده، وبالاشتراك مع أكثر الأساليب التقليدية لتحليل سيؤدي إلى أكثر متعمقة وفهم شامل لحركية الجهاز الهضمي في المستقبل.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

غطت شركة Catamount Research and Development، Inc. ، مبتكر نظام GIMM ، رسوم النشر لهذه المخطوطة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد DMK من منحة IRACDA من NIGMS (K12GM093857) لجامعة فرجينيا كومنولث. وأيد هذا العمل عن طريق منح DK34153 NIDDKD لجون R. Grider.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم)فيشرBP358لعازلة كريبس.
كلوريد البوتاسيوم (KCl)فيشرBP366لمخزن كريبس العازلة.
فوسفات البوتاسيوم (KH2PO4) فيشرP285لمخزن Krebs العازلة.
كبريتات المغنيسيوم (MgSO4< / sub>)سيجماM2643لعازلة كريبس.
كلوريد الكالسيوم (CaCl 2< / sub>)SigmaC7902للمخزن المؤقت Krebs.
بيكربونات الصوديوم (NaHCO3< / sub>) فيشرBP328لعازلة كريبس.
الجلوكوزسيجماG7021لعازلة كريبس.
الكربوهيدرأكسجين (95٪ O2< / sub> / 5٪ CO2< / sub>) دبابيس
تشريح
الصواني / الأطباق
Dunkin Hartley خنازير غينيا سلالةنهر تشارلز051
ImageJhttp://imagej.nih.gov/ij/متاح مجانا على الإنترنت.
جهاز مراقبة حركة الجهاز الهضمي (GIMM)شركة Catamount Inc. ، سانت ألبانز ، فيرمونتيتضمن الأجزاء المدرجة أدناه.
المضخاتالمضمنة مع GIMM.
كاميراتالمضمنة مع GIMM.
TransIllumination للحمامالمضمنة مع GIMM.
حماماتالمضمنة مع GIMM.
في شدة الإضاءة الخلفيةمضمنة مع GIMM.
المكون الإضافيمضمن مع GIMM.
البولي إيثيلينالمضمنة مع GIMM.
موصلاتالمضمنة مع GIMM.
أنابيب Masterflex للمضخاتالمضمنة مع GIMM.
حمام التدفئة / دائريمرفق مع GIMM.
التمعجية الاستحمام الإضاءة الخلفية الأعضاء عناصر التحكم GIMM Processor ImageJ أنابيب الأنابيب التمعجية المياه

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Szurszewski, J. H. A 100-year perspective on gastrointestinal motility. Am. J. Physiol. 274 (3 Pt 1), G447-G453 (1998).
  2. Dinning, P. G., Arkwright, J. W., et al. Temporal relationships between wall motion, intraluminal pressure, and flow in the isolated rabbit small intestine. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 300 (4), G577-G585 (2011).
  3. Dinning, P. G., Zarate, N., et al. Pancolonic spatiotemporal mapping reveals regional deficiencies in, and disorganization of colonic propagating pressure waves in severe constipation. Neurogastroenterol. Motil. 22 (12), e340-e349 (2010).
  4. Hoffman, J. M., McKnight, N. D., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. The relationship between inflammation-induced neuronal excitability and disrupted motor activity in the guinea pig distal colon. Neurogastroenterol. Motil. 23 (7), 673-e279 (2011).
  5. Wood, M. J., Hyman, N. H., Mawe, G. M. The effects of daikenchuto (DKT) on propulsive motility in the colon. J. Surg. Res. 164 (1), 84-90 (2010).
  6. Smith, T. K., Oliver, G. R., et al. A smooth muscle tone-dependent stretch-activated migrating motor pattern in isolated guinea-pig distal colon. J. Physiol. 551 (Pt 3), 955-969 (2003).
  7. Benard, T., Bouchoucha, M., Dupres, M., Cugnenc, P. H. In vitro analysis of rat intestinal wall movements at rest and during propagated contraction: a new method. Am. J. Physiol. 273 (4 Pt 1), G776-G784 (1997).
  8. Hennig, G. W., Costa, M., Chen, B. N., Brookes, S. J. Quantitative analysis of peristalsis in the guinea-pig small intestine using spatio-temporal maps. J. Physiol. 517 (Pt 2), 575-590 (1999).
  9. Chen, J. H. H., Zhang, Q., et al. Neurogenic and myogenic properties of pan-colonic motor patterns and their spatiotemporal organization in rats. PLoS One. 8 (4), e60474(2013).
  10. Gwynne, R. M., Thomas, E. A., Goh, S. M., Sjövall, H., Bornstein, J. C. Segmentation induced by intraluminal fatty acid in isolated guinea-pig duodenum and jejunum. J. Physiol. 556 (Pt 2), 557-569 (2004).
  11. Lammers, W., Cheng, L. Simulation and analysis of spatio-temporal maps of gastrointestinal motility. Biomed. Eng. Online. 7 (2), (2008).
  12. Lentle, R. G., Janssen, P. W., Asvarujanon, P., Chambers, P., Stafford, K. J., Hemar, Y. High definition mapping of circular and longitudinal motility in the terminal ileum of the brushtail possum Trichosurus vulpecula with watery and viscous perfusates. J. Comp. Physiol. B. 177 (5), 543-556 (2007).
  13. Hoffman, J. M., Brooks, E. M., Mawe, G. M. Gastrointestinal Motility Monitor (GIMM). J. Vis. Exp. (46), (2010).
  14. Krauter, E. M., Strong, D. S., Brooks, E. M., Linden, D. R., Sharkey, K. A., Mawe, G. M. Changes in colonic motility and the electrophysiological properties of myenteric neurons persist following recovery from trinitrobenzene sulfonic acid colitis in the guinea pig. Neurogastroenterol. Motil. 19 (12), 990-1000 (2007).
  15. Spencer, N. J., Nicholas, S. J., et al. Mechanisms underlying distension-evoked peristalsis in guinea pig distal colon: is there a role for enterochromaffin cells? Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 301 (3), G519-G527 (2011).
  16. Sia, T. C., Brookes, S. J., Dinning, P. G., Wattchow, D. A., Spencer, N. J. Peristalsis and propulsion of colonic content can occur after blockade of major neuroneuronal and neuromuscular transmitters in isolated guinea pig colon. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 305 (12), G933-G939 (2013).
  17. Nicholas, S., Spencer, N. J. Peristalsis and fecal pellet propulsion do not require nicotinic, purinergic, 5-HT3, or NK3 receptors in isolated guinea pig distal colon. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 298 (6), G952-G961 (2010).
  18. Hurst, N. R., Kendig, D. M., Murthy, K. S., Grider, J. R. The short chain fatty acids, butyrate and propionate, have differential effects on the motility of the guinea pig colon. Neurogastroenterol. Motil. 26 (11), 1586-1596 (2014).
  19. Kendig, D. M., Hurst, N. R., et al. Activation of the umami taste receptor (T1R1/T1R3) initiates the peristaltic reflex and pellet propulsion in the distal colon. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 307 (11), G1100-G1107 (2014).
  20. Gwynne, R., Bornstein, J. Mechanisms underlying nutrient-induced segmentation in isolated guinea pig small intestine. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 292 (4), G1162-G1172 (2007).
  21. Lammers, W. J. Spatial and temporal coupling between slow waves and pendular contractions. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 289 (5), G898-G903 (2005).
  22. Grider, J. R. Neurotransmitters mediating the intestinal peristaltic reflex in the mouse. J. Pharmacol. Exp. Ther. 307 (2), 460-467 (2003).
  23. Foxx-Orenstein, A. E., Grider, J. R. Regulation of colonic propulsion by enteric excitatory and inhibitory neurotransmitters. Am. J. Physiol. 271 (3 Pt 1), G433-G437 (1996).
  24. D'Antona, G., Hennig, G. W., Costa, M., Humphreys, C. M., Brookes, S. J. Analysis of motor patterns in the isolated guinea-pig large intestine by spatio-temporal maps. Neurogastroenterol. Motil. 13 (5), 483-492 (2001).
  25. Roberts, R. R., Murphy, J. F., Young, H. M., Bornstein, J. C. Development of colonic motility in the neonatal mouse-studies using spatiotemporal maps. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 292 (3), G930-G938 (2007).
  26. Holmberg, A., Olsson, C., Hennig, G. W. TTX-sensitive and TTX-insensitive control of spontaneous gut motility in the developing zebrafish (Danio rerio) larvae. The J. Exp. Biol. 210 (Pt 6), 1084-1091 (2007).
  27. Singh, R. D., Gibbons, S. J., et al. Ano1, a Ca2+-activated Cl- channel, coordinates contractility in mouse intestine by Ca2+ transient coordination between interstitial cells of Cajal. J. Physiol. 592 (Pt 18), 4051-4068 (2014).
  28. Neal, K. B., Parry, L. J., Bornstein, J. C. Strain-specific genetics, anatomy and function of enteric neural serotonergic pathways in inbred mice. J. Physiol. 587 (Pt 3), 567-586 (2009).
  29. Roberts, R. R., Bornstein, J. C., Bergner, A. J., Young, H. M. Disturbances of colonic motility in mouse models of Hirschsprung's disease. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 294 (4), G996-G1008 (2008).
  30. Costa, M., Dodds, K. N., Wiklendt, L., Spencer, N. J., Brookes, S. J., Dinning, P. G. Neurogenic and myogenic motor activity in the colon of the guinea pig, mouse, rabbit, and rat. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 305 (10), G749-G759 (2013).
  31. Huizinga, J. D., Martz, S., Gil, V., Wang, X. Y. Y., Jimenez, M., Parsons, S. Two independent networks of interstitial cells of cajal work cooperatively with the enteric nervous system to create colonic motor patterns. Front. Neurosci. 5 (93), (2011).
  32. Lentle, R. G., De Loubens, C., Hulls, C., Janssen, P. W., Golding, M. D., Chambers, J. P. A comparison of the organization of longitudinal and circular contractions during pendular and segmental activity in the duodenum of the rat and guinea pig. Neurogastroenterol. Motil. 24 (7), 686-695 (2012).
  33. Bercìk, P., Bouley, L., Dutoit, P., Blum, A. L., Kucera, P. Quantitative analysis of intestinal motor patterns: spatiotemporal organization of nonneural pacemaker sites in the rat ileum. Gastroenterol. 119 (2), 386-394 (2000).
  34. Wu, R. Y., Pasyk, M., et al. Spatiotemporal maps reveal regional differences in the effects on gut motility for Lactobacillus reuteri and rhamnosus strains. Neurogastroenterol. Motil. 25 (3), e205-e214 (2013).
  35. Ellis, M., Chambers, J. D., Gwynne, R. M., Bornstein, J. C. Serotonin and cholecystokinin mediate nutrient-induced segmentation in guinea pig small intestine. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 304 (8), G749-G761 (2013).
  36. Janssen, P. W., Lentle, R. G., Asvarujanon, P., Chambers, P., Stafford, K. J., Hemar, Y. Characterization of flow and mixing regimes within the ileum of the brushtail possum using residence time distribution analysis with simultaneous spatio-temporal mapping. J. Physiol. 582 (Pt 3), 1239-1248 (2007).
  37. Costa, M., Wiklendt, L., et al. An experimental method to identify neurogenic and myogenic active mechanical states of intestinal motility. Front. Syst. Neurosci. 7, 7(2013).
  38. Dinning, P. G., Wiklendt, L., et al. Neural mechanisms of peristalsis in the isolated rabbit distal colon: a neuromechanical loop hypothesis. Front. Neurosci. 8, 75(2014).
  39. Janssen, P. W., Lentle, R. G., Hulls, C., Ravindran, V., Amerah, A. M. Spatiotemporal mapping of the motility of the isolated chicken caecum. J. Comp. Physiol. B. 179 (5), 593-604 (2009).
  40. Janssen, P. W., Lentle, R. G., Chambers, P., Reynolds, G. W., De Loubens, C., Hulls, C. M. Spatiotemporal organization of standing postprandial contractions in the distal ileum of the anesthetized pig. Neurogastroenterol. Motil. 26 (11), 1651-1662 (2014).
  41. Angeli, T. R., Du, P., et al. The bioelectrical basis and validity of gastrointestinal extracellular slow wave recordings. J. Physiol. 591 (Pt 18), 4567-4579 (2013).
  42. Kuizenga, M. H., Sia, T. C., et al. Neurally mediated propagating discrete clustered contractions superimposed on myogenic ripples in ex vivo segments of human ileum. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 308 (1), G1-G11 (2015).
  43. Kunze, W. A., Furness, J. B. The enteric nervous system and regulation of intestinal motility. Annu. Rev. Physiol. 61, 117-142 (1999).
  44. Dinning, P. G., Szczesniak, M. M., Cook, I. J. Twenty-four hour spatiotemporal mapping of colonic propagating sequences provides pathophysiological insight into constipation. Neurogastroenterol. Motil. 20 (9), 1017-1021 (2008).
  45. Berthoud, H. R., Hennig, G., Campbell, M., Volaufova, J., Costa, M. Video-based spatio-temporal maps for analysis of gastric motility in vitro: effects of vagal stimulation in guinea-pigs. Neurogastroenterol. Motil. 14 (6), 677-688 (2002).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

STmap

مقالات ذات صلة